RU194496U1 - ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE - Google Patents

ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE Download PDF

Info

Publication number
RU194496U1
RU194496U1 RU2019119679U RU2019119679U RU194496U1 RU 194496 U1 RU194496 U1 RU 194496U1 RU 2019119679 U RU2019119679 U RU 2019119679U RU 2019119679 U RU2019119679 U RU 2019119679U RU 194496 U1 RU194496 U1 RU 194496U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
multipliers
delay
signal
Prior art date
Application number
RU2019119679U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Геннадий Валентинович Куликов
Владимир Петрович Кулагин
Ван Зунг Нгуен
Чунг Тиен До
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет"
Priority to RU2019119679U priority Critical patent/RU194496U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU194496U1 publication Critical patent/RU194496U1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H21/00Adaptive networks
    • H03H21/0012Digital adaptive filters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L25/00Baseband systems
    • H04L25/02Details ; arrangements for supplying electrical power along data transmission lines
    • H04L25/03Shaping networks in transmitter or receiver, e.g. adaptive shaping networks
    • H04L25/03006Arrangements for removing intersymbol interference
    • H04L25/03012Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain
    • H04L25/03019Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception
    • H04L25/03057Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception with a recursive structure
    • H04L25/03063Arrangements for removing intersymbol interference operating in the time domain adaptive, i.e. capable of adjustment during data reception with a recursive structure using fractionally spaced delay lines or combinations of fractionally and integrally spaced taps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Noise Elimination (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике и может быть использована в устройствах цифровой обработки сигналов, с возможностью искажения в каналах внешних нефлуктуационных помех. Технический результат заключается в повышении точности фильтрации нефлуктуационных помех и в снижении уровня нефлуктуационных помех на выходе адаптивного цифрового фильтра. Адаптивный цифровой фильтр содержит первый и второй регистры задержки, перемножители, сумматоры, интеграторы, схему адаптивной подстройки весовых коэффициентов, содержащую последовательно соединенные блок вычисления производной и блок вычисления модуля, первый и второй регистры задержки, вход последнего соединен с выходом преобразователя комплексной огибающей сигнала и комплексно сопряженную огибающую.The utility model relates to radio engineering and can be used in digital signal processing devices, with the possibility of distortion in the channels of external non-fluctuation interference. The technical result consists in increasing the accuracy of filtering non-fluctuation noise and in reducing the level of non-fluctuation noise at the output of an adaptive digital filter. The adaptive digital filter contains the first and second delay registers, multipliers, adders, integrators, an adaptive weighting adjustment circuit, containing a derivative calculation unit and a module calculation unit connected in series, the first and second delay registers, the input of the latter is connected to the output of the complex envelope signal converter and complex conjugate envelope.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель.The technical field to which the utility model belongs.

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в устройствах цифровой обработки сигналов, проходящих по каналам связи, в которых существует возможность искажения сигналов, связанных с наличием в каналах внешних нефлуктуационных помех.The utility model relates to the field of radio engineering and can be used in digital signal processing devices passing through communication channels, in which there is the possibility of signal distortion associated with the presence of external non-fluctuation interference in the channels.

Уровень техники.The level of technology.

Как известно, помеха - это любое воздействие, накладывающееся на полезный сигнал и затрудняющее его прием. Помехи весьма разнообразны как по своему происхождению, так и по физическим свойствам [Электронный ресурс: https://koralexand.ru/?page_id=105].As you know, interference is any effect superimposed on a useful signal and making it difficult to receive. The interference is very diverse both in its origin and in physical properties [Electronic resource: https://koralexand.ru/?page_id=105].

На входе приемника наряду с флуктуационной (шумовой) помехой часто присутствуют и разного рода нефлуктуационные (нешумовые, структурные) помехи, наиболее типичные из которых следующие: гармонический сигнал, сигнал с бинарной фазовой манипуляцией псевдослучайной последовательностью (ПСП-ФМ), ретранслированный сигнал [Электронный ресурс: http://www.autex.spb.su/download/dsp/dspa/dspa2003/tom1_23.pdf].At the input of the receiver, along with fluctuation (noise) interference, various non-fluctuation (non-noise, structural) interferences are often present, the most typical of which are the following: harmonic signal, signal with binary phase shift pseudo-random sequence (PSP-FM), relayed signal [Electronic resource : http://www.autex.spb.su/download/dsp/dspa/dspa2003/tom1_23.pdf].

Эффективным способом борьбы с нефлуктуационными помехами в каналах связи является использование адаптивных фильтров (АФ), обычно реализуемых как нерекурсивные цифровые фильтры с регулируемыми весовыми коэффициентами (ВК), включаемых на входе демодулятора сигнала.An effective way to combat non-fluctuation noise in communication channels is to use adaptive filters (AF), which are usually implemented as non-recursive digital filters with adjustable weight coefficients (VC), included at the input of the signal demodulator.

Элемент выходной последовательности нерекурсивного фильтра длиной N в пространстве комплексных огибающих можно записать следующим образом:An element of the output sequence of a non-recursive filter of length N in the space of complex envelopes can be written as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Xi=[xi, xi-1, …xi-N+1]Т - вектор последовательности входных отсчетов;where X i = [x i , x i-1 , ... x i-N + 1 ] T is the vector of the sequence of input samples;

Figure 00000002
- вектор ВК в i-й момент времени; т - символ транспонирования.
Figure 00000002
- VC vector at the i-th moment of time; t is the transpose symbol.

При одинаковой структуре фильтры такого типа отличаются способами настройки вектора ВК, направленными на минимизацию заданной целевой функции.With the same structure, filters of this type differ in the ways of tuning the VC vector, aimed at minimizing a given objective function.

Из уровня техники [авторское свидетельство SU 1707740 А1, опубл. 23.01.1992] известен цифровой нерекурсивный фильтр, который включает регистр задержки, семнадцать блоков регистраторов задержки, шестнадцать сумматоров и вычислитель, соединенные с соответствующей коммутацией двоичных разрядов.From the prior art [copyright certificate SU 1707740 A1, publ. 01/23/1992] a digital non-recursive filter is known, which includes a delay register, seventeen delay recorder blocks, sixteen adders and a computer connected to the corresponding binary switching.

Недостатком известного устройства является то, что в нем отсутствует возможность адаптации к параметрам сигнала, то есть фильтр использует изначально заданные параметры коррекции сигнала, не зависящие от изменений параметров помех.A disadvantage of the known device is that it does not have the ability to adapt to signal parameters, that is, the filter uses the initially set signal correction parameters that are not dependent on changes in interference parameters.

Из уровня техники [патент RU 99623 U1, опубл. 20.11.2010] известен адаптивный фильтр сигнала, состоящий из блока вводного устройства, блока контура адаптации, блока компенсатора динамической ошибки и блока идентификатора. Блоки данного устройства, по средствам входящих в них электрических и/или электронных элементов, реализуют принцип фильтрации скалярного сообщения с блоком идентификации дисперсии случайной помехи, позволяющий компенсировать априорно неизвестный поток помех обрабатываемого сигнала, обусловленных априорно неизвестным потоком погрешностей измерений, и/или погрешностью состояния источника сигнала, и/или внешними шумами.The prior art [patent RU 99623 U1, publ. November 20, 2010] an adaptive signal filter is known, consisting of an input device block, an adaptation loop block, a dynamic error compensator block, and an identifier block. The blocks of this device, by means of the electric and / or electronic elements included in them, implement the principle of filtering a scalar message with a random noise dispersion identification block, which allows you to compensate for the a priori unknown noise stream of the processed signal caused by an a priori unknown flow of measurement errors and / or source state error signal, and / or external noise.

Недостатком известного устройства является то, что оно осуществляет фильтрацию только шумовых помех, и в нем невозможна фильтрация нефлуктуационных помех.A disadvantage of the known device is that it filters only noise interference, and filtering non-fluctuation interference is impossible in it.

Из уровня техники [авторское свидетельство SU 1764145 А1, опубл. 23.09.1992] известен адаптивный фильтр, содержащий два цифровых фильтра, сумматор, пороговый блок, блок задания весовых коэффициентов, источник единичного сигнала, блок деления, служащий для выделения постоянной составляющей тока или напряжения в условиях переходного процесса.From the prior art [copyright certificate SU 1764145 A1, publ. 09/23/1992] an adaptive filter is known that contains two digital filters, an adder, a threshold block, a unit for setting weight coefficients, a single signal source, a division unit, which serves to isolate a constant component of current or voltage in a transient process.

Недостатком такого устройства является невозможность выделения переменного тока или напряжения на фоне нефлуктуационных помех.The disadvantage of this device is the inability to allocate alternating current or voltage against non-fluctuation interference.

Из уровня техники [Treichler J.R. et al. A new approach to multipath correction of constant modulus signals / IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1983, V. 31, N. 2, pp. 459-472] известен адаптивный фильтр, осуществляющий подавление нефлуктуационных помех, ориентированный на прием сигналов с постоянной огибающей. Он содержит первую и вторую линии задержки, состоящие из последовательно соединенных элементов задержки, перемножители выходных сигналов первой линии задержки с весовыми коэффициентами, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого является выходом устройства и одновременно - входом схемы адаптивной подстройки весовых коэффициентов, состоящей из блока вычисления модуля, вычитателя, блока усиления, перемножителей с выходными сигналами второго регистра и интеграторов.From the prior art [Treichler J.R. et al. A new approach to multipath correction of constant modulus signals / IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1983, V. 31, N. 2, pp. 459-472] there is a known adaptive filter that suppresses non-fluctuation interference, focused on the reception of signals with a constant envelope. It contains the first and second delay lines, consisting of series-connected delay elements, multipliers of the output signals of the first delay line with weight coefficients, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, the output of which is the output of the device and at the same time, the input of the adaptive adjustment of weight coefficients, consisting of a block computing a module, a subtracter, a gain block, multipliers with the output signals of the second register and integrators.

В указанном устройстве для настройки вектора весовых коэффициентов нерекурсивного фильтра используется метод, реализующий процедуру:In the specified device to configure the vector of weights of the non-recursive filter, a method is used that implements the procedure:

Figure 00000003
Figure 00000003

где d - коэффициент, определяющий степень инерционности и устойчивость процесса адаптации; (⋅)* - знак комплексного сопряжения.where d is a coefficient determining the degree of inertia and stability of the adaptation process; (⋅) * is the sign of complex conjugation.

При этом минимизируется целевой функционал М{ƒi}, где ƒi=(|yi|2-1)2; М{⋅} - знак статистического усреднения. В результате работы АФ происходит выравнивание огибающей принимаемого процесса и, как следствие, уменьшение влияния помехи.In this case, the objective functional M {ƒ i } is minimized, where ƒ i = (| y i | 2 -1) 2 ; M {⋅} is the sign of statistical averaging. As a result of AF operation, the envelope of the received process is aligned and, as a result, the influence of interference is reduced.

Недостатком этого устройства является невозможность подавления нефлуктуационных помех, имеющих, как и полезный сигнал, постоянную огибающую.The disadvantage of this device is the inability to suppress non-fluctuation interference, which, like the useful signal, has a constant envelope.

Наиболее близким по технической сущности аналогом (прототипом предлагаемой полезной модели) является адаптивный фильтр, содержащий первый и второй регистры задержки, состоящие из последовательно соединенных элементов задержки, перемножители выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами, выходы которых соединены с входами сумматора, выход которого является выходом устройства и одновременно - входом контура адаптивной подстройки весовых коэффициентов, состоящего из вычитателя, блока усиления, перемножителей с выходными сигналами второго регистра задержки и интеграторов [Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов / Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 1989. - 440 с., рис. 1.24б].The closest technical analogue (the prototype of the proposed utility model) is an adaptive filter containing the first and second delay registers, consisting of series-connected delay elements, multipliers of the output signals of the first delay register with weight coefficients, the outputs of which are connected to the inputs of the adder, the output of which is the output of the device and at the same time - the input of the adaptive adjustment circuit of the weight coefficients, consisting of a subtractor, amplification unit, multipliers the output signals of the second delay register and integrators [B. Widrow, S. Stearns Adaptive Signal Processing / Trans. from English - M.: Radio and Communications, 1989 .-- 440 p., Fig. 1.24b].

В ближайшем аналоге для подстройки вектора весовых коэффициентов нерекурсивного фильтра используется метод, реализующий процедуру:In the closest analogue, a method that implements the procedure is used to fine-tune the vector of weight coefficients of a non-recursive filter:

Wi+1=Wi+2dεiXi,W i + 1 = W i + 2dε i X i ,

где d - коэффициент, определяющий степень инерционности и устойчивость процесса адаптации; εi - сигнал ошибки.where d is a coefficient determining the degree of inertia and stability of the adaptation process; ε i is the error signal.

При этом минимизируется среднеквадратическая ошибка εi. В результате работы адаптивного фильтра (АФ) происходит уменьшение влияния помехи на сигнал.In this case, the mean square error ε i is minimized. As a result of the adaptive filter (AF), the effect of interference on the signal is reduced.

Недостатком устройства-прототипа является невысокая точность подавления помехи и невозможность подавления нескольких нефлуктуационных, например, гармонических помех.The disadvantage of the prototype device is the low accuracy of noise suppression and the inability to suppress several non-fluctuation, for example, harmonic interference.

Раскрытие сущности полезной модели.Disclosure of the essence of the utility model.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение точности фильтрации нефлуктуационных помех с учетом известной информации о фазовой структуре сигнала (форме фазового импульса), отличной от фазовой структуры помех.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to increase the accuracy of filtering non-fluctuation interference, taking into account known information about the phase structure of the signal (phase pulse shape), different from the phase structure of the interference.

Технический результат, который достигается в предлагаемой полезной модели, заключается в снижении уровня нефлуктуационных помех на выходе адаптивного цифрового фильтра за счет обеспечения возможности реализации метода настройки вектора весовых коэффициентов с учетом известной информации о фазовой структуре сигнала (форме фазового импульса), в результате чего происходит подавление нефлуктуационных помех, имеющих отличную от сигнала фазовую структуру, и повышается точность фильтрации.The technical result that is achieved in the proposed utility model is to reduce the level of non-fluctuation interference at the output of the adaptive digital filter by providing the possibility of implementing the method of tuning the vector of weight coefficients taking into account the known information about the phase structure of the signal (phase pulse shape), as a result of which the suppression non-fluctuation interference having a phase structure different from the signal, and the filtering accuracy is increased.

Поставленная техническая задача решается и технический результат достигается тем, что адаптивный цифровой фильтр для подавления нефлуктуационных помех, содержащий первый и второй регистры задержки, состоящие из последовательно соединенных элементов задержки, перемножители выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами, сумматор, перемножители с выходными сигналами второго регистра задержки, интеграторы, согласно заявляемой полезной модели, включает преобразователь комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую, вход которого является входом устройства, причем этот вход соединен с входом первого регистра задержки, состоящего из последовательно соединенных первого, второго, третьего элементов задержки, выходы которых соединены с первыми входами первого, второго, третьего перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами, при этом выходы указанных перемножителей соединены с входами первого сумматора, выход которого является выходом устройства и одновременно - входом схемы адаптивной подстройки весовых коэффициентов, содержащей последовательно соединенные блок вычисления производной, блок вычисления модуля, второй сумматор, на второй вход которого подается постоянное напряжение - G, пропорциональное производной фазового импульса сигнала, а выход соединен с входом четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а третий вход предназначен для подачи постоянного напряжения - d, определяющего степень инерционности и устойчивость процесса адаптации, причем выход четвертого перемножителя соединен с первыми входами пятого, шестого, седьмого перемножителей, на вторые входы которых поступают выходные сигналы соответствующих последовательно соединенных четвертого, пятого, шестого элементов задержки второго регистра задержки, при этом вход второго регистра задержки соединен с выходом преобразователя комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую, а выходы пятого, шестого, седьмого перемножителей с выходными сигналами второго регистра задержки соединены через первый, второй и третий интеграторы со вторыми входами первого, второго и третьего перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами.The stated technical problem is solved and the technical result is achieved by the fact that an adaptive digital filter for suppressing non-fluctuation interference, containing the first and second delay registers, consisting of series-connected delay elements, multipliers of the output signals of the first delay register with weight coefficients, an adder, multipliers with the output signals of the second register delay, integrators, according to the claimed utility model, includes a converter of the complex envelope of the signal in the complex o conjugate envelope, the input of which is the input of the device, and this input is connected to the input of the first delay register, consisting of series-connected first, second, third delay elements, the outputs of which are connected to the first inputs of the first, second, third multipliers of the output signals of the first delay register with weighting factors, while the outputs of these multipliers are connected to the inputs of the first adder, the output of which is the output of the device and at the same time - the input of the adaptive circuit adjustment of weighting coefficients, containing a series-connected derivative calculation unit, a module calculation unit, a second adder, to the second input of which a constant voltage is applied - G proportional to the derivative of the phase pulse of the signal, and the output is connected to the input of the fourth multiplier, the second input of which is connected to the output of the first adder and the third input is designed to supply a constant voltage - d, which determines the degree of inertia and stability of the adaptation process, and the output of the fourth The amplifier is connected to the first inputs of the fifth, sixth, and seventh multipliers, the second inputs of which receive the output signals of the corresponding series-connected fourth, fifth, and sixth delay elements of the second delay register, while the input of the second delay register is connected to the output of the complex envelope signal into a complex conjugate envelope and the outputs of the fifth, sixth, seventh multipliers with the output signals of the second delay register are connected through the first, second and third integrators with about the second inputs of the first, second and third multipliers of the output signals of the first delay register with weights.

Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.

Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:The essence of the utility model is illustrated by the following drawings:

на фиг. 1 представлена структурная схема заявляемого адаптивного цифрового фильтра для подавления нефлуктуационных (нешумовых, структурных) помех;in FIG. 1 presents a structural diagram of the inventive adaptive digital filter to suppress non-fluctuation (non-noise, structural) interference;

на фиг. 2 показаны импульсная и амплитудно-частотная характеристики заявляемого адаптивного цифрового фильтра при действии гармонической помехи;in FIG. 2 shows the pulse and amplitude-frequency characteristics of the inventive adaptive digital filter under the action of harmonic interference;

на фиг. 3 представлены зависимости вероятности ошибки при приеме сигнала на фоне гармонической помехи;in FIG. Figure 3 shows the dependences of the probability of error when receiving a signal against a background of harmonic interference;

на фиг. 4 представлены зависимости вероятности ошибки от количества гармонических помех при приеме сигнала с использованием заявляемого адаптивного цифрового фильтра;in FIG. 4 presents the dependences of the probability of error on the amount of harmonic interference when receiving a signal using the inventive adaptive digital filter;

на фиг. 5 показан график зависимости вероятности ошибки от длины N заявляемого адаптивного цифрового фильтра.in FIG. 5 shows a plot of the probability of error on the length N of the inventive adaptive digital filter.

Чертеж на фиг. 1 содержит следующие позиции:The drawing in FIG. 1 contains the following items:

1 - преобразователь комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую;1 - Converter complex envelope of the signal in a complex conjugate envelope;

2, 3, 4 - первый, второй, третий элементы задержки первого регистра задержки;2, 3, 4 - the first, second, third delay elements of the first delay register;

5, 6, 7 - первый, второй, третий перемножители выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами;5, 6, 7 - the first, second, third multipliers of the output signals of the first delay register with weights;

8 - первый сумматор;8 - the first adder;

9 - блок вычисления производной;9 - block computing the derivative;

10 - блок вычисления модуля;10 - unit calculation module;

11 - второй сумматор;11 - second adder;

13, 14, 15 - первый, второй и третий интеграторы;13, 14, 15 - the first, second and third integrators;

12 - четвертый перемножитель,12 - the fourth multiplier,

16, 17, 18 - пятый, шестой, седьмой перемножители с выходными сигналами второго регистра задержки;16, 17, 18 - the fifth, sixth, seventh multipliers with the output signals of the second delay register;

19, 20, 21 - четвертый, пятый, шестой элементы задержки второго регистра задержки.19, 20, 21 - the fourth, fifth, sixth delay elements of the second delay register.

Осуществление полезной модели.Implementation of a utility model.

Адаптивный цифровой фильтр нефлуктуационных помех (фиг. 1) содержит преобразователь комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую 1, вход которого является входом устройства, причем этот вход соединен с входом первого регистра задержки, состоящего из последовательно соединенных первого, второго, третьего элементов задержки 2, 3, 4, выходы которых соединены с первыми входами первого, второго, третьего перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами 5, 6, 7. Выходы этих перемножителей 5, 6, 7 соединены с входами первого сумматора 8, выход которого является выходом устройства и одновременно - входом схемы адаптивной подстройки весовых коэффициентов, содержащей последовательно соединенные блок вычисления производной 9, блок вычисления модуля 10, второй сумматор 11, на второй вход которого подается постоянное напряжение - G, пропорциональное производной фазового импульса сигнала, а выход соединен с входом четвертого перемножителя 12, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 8, а на третий вход подается постоянное напряжение - d, определяющее степень инерционности и устойчивость процесса адаптации. Причем выход четвертого перемножителя 12 соединен с первыми входами пятого, шестого, седьмого перемножителей 16, 17, 18, на вторые входы которых поступают выходные сигналы соответствующих последовательно соединенных четвертого, пятого, шестого элементов задержки 19, 20, 21 второго регистра задержки, при этом вход второго регистра задержки соединен с выходом преобразователя комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую 1, а выходы пятого, шестого, седьмого перемножителей с выходными сигналами второго регистра задержки 16, 17, 18 соединены через первый, второй и третий интеграторы 13, 14, 15 со вторыми входами перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами 5, 6, 7.An adaptive digital filter of non-fluctuation interference (Fig. 1) contains a converter of the complex envelope of the signal into a complex conjugate envelope 1, the input of which is the input of the device, and this input is connected to the input of the first delay register, consisting of the first, second, third delay elements 2 connected in series, 3, 4, the outputs of which are connected to the first inputs of the first, second, third multipliers of the output signals of the first delay register with weights 5, 6, 7. The outputs of these multipliers 5, 6, 7 are connected to the inputs of the first adder 8, the output of which is the output of the device and at the same time is the input of the adaptive adjustment of weight coefficients circuit containing the derivative 9 calculation unit, module 10 calculation unit, the second adder 11, the second input of which is supplied with a constant voltage - G, proportional to the derivative of the phase pulse of the signal, and the output is connected to the input of the fourth multiplier 12, the second input of which is connected to the output of the first adder 8, and is constantly fed to the third input e voltage - d, which determines the degree of inertia and stability of the adaptation process. Moreover, the output of the fourth multiplier 12 is connected to the first inputs of the fifth, sixth, seventh multipliers 16, 17, 18, the second inputs of which receive the output signals of the corresponding series-connected fourth, fifth, sixth delay elements 19, 20, 21 of the second delay register, while the input the second delay register is connected to the output of the complex envelope envelope converter into the complex conjugate envelope 1, and the outputs of the fifth, sixth, seventh multipliers with the output signals of the second delay register 16, 17, 18 connected through the first, second and third integrators 13, 14, 15 with the second inputs of the multipliers of the output signals of the first delay register with weights 5, 6, 7.

Работа устройства основана на использовании известных данных о форме фазового импульса.The operation of the device is based on the use of known data on the shape of the phase pulse.

Используем запись сигнала через комплексную огибающую:We use the signal recording through the complex envelope:

s(t)=Re[A(t)⋅exp(jω0t)],s (t) = Re [A (t) ⋅exp (jω 0 t)],

где A(t)=A0exp[-jΨ(t)] - комплексная огибающая; Ψ(t) - информационная составляющая фазы сигнала.where A (t) = A 0 exp [-jΨ (t)] is the complex envelope; Ψ (t) is the information component of the signal phase.

Определим модуль производной от комплексной огибающей:Define the modulus of the derivative of the complex envelope:

|A'(t)|=A0|-jΨ'(t)⋅ехр[-jΨ(t)]|=A0|Ψ'(t)|=A0⋅G,| A '(t) | = A 0 | -jΨ' (t) ⋅ exp [-jΨ (t)] | = A 0 | Ψ '(t) | = A 0 ⋅ G,

где G=|Ψ'(t)| - модуль производной информационной составляющей фазы (наклон фазового импульса) сигнала.where G = | Ψ '(t) | - the module of the derivative of the information component of the phase (slope of the phase pulse) of the signal.

Заявляемое устройство реализует способ подстройки вектора весовых коэффициентов, контролирующий форму фазового импульса принимаемого сигнала, и с учетом уравнения (I) имеет следующий вид:The inventive device implements a method of adjusting the vector of weights, controlling the shape of the phase pulse of the received signal, and taking into account equation (I) has the following form:

Figure 00000004
Figure 00000004

С его помощью минимизируется целевой функционал

Figure 00000005
With its help, the target functionality is minimized.
Figure 00000005

где yi - дискретные отсчеты комплексной огибающей A(t); М - знак математического усреднения.where y i are discrete samples of the complex envelope A (t); M is the sign of mathematical averaging.

Весовые коэффициенты Wi формируются первым, вторым и третьим интеграторами 13, 14, 15.Weighting factors W i are formed by the first, second and third integrators 13, 14, 15.

Входные дискретные отсчеты комплексной огибающей xi поступают на вход первого регистра задержки, состоящего из последовательно соединенных первого, второго и третьего элементов задержки 2, 3, 4, а с их выходов поступают на входы перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами 5, 6, 7 вектора отсчетов Xi с весовыми коэффициентами Wi, формируемыми первым, вторым и третьим интеграторами 13, 14, 15. Сигналы с выходов перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами 5, 6, 7 поступают на входы первого сумматора 8, выход которого является выходом устройства. Эта структура представляет собой нерекурсивный фильтр, реализующий процедуру подстройки вектора весовых коэффициентов, контролирующую форму фазового импульса принимаемого сигнала, и формирующий отсчеты yi выходного сигнала адаптивного цифрового фильтра.The input discrete samples of the complex envelope x i go to the input of the first delay register, consisting of first, second and third delay elements 2, 3, 4, connected in series, and from their outputs go to the inputs of the multipliers of the output signals of the first delay register with weighting factors 5, 6 , 7 sample vectors X i with weighting coefficients W i generated by the first, second and third integrators 13, 14, 15. Signals from the outputs of the multipliers of the output signals of the first delay register with weighting factors 5, 6, 7 are applied to the inputs of the first adder 8, the output of which is the output of the device. This structure is a non-recursive filter that implements a weight vector adjustment procedure that controls the shape of the phase pulse of the received signal and generates samples y i of the output signal of the adaptive digital filter.

В процессе адаптации происходит коррекция весовых коэффициентов Wi в соответствии с уравнением (II). Для этого выходной сигнал адаптивного цифрового фильтра дифференцируется блоком вычисления производной 9, затем вычисляется модуль производной в блоке вычисления модуля 10, и сигнал подается на второй сумматор 11, на. второй вход которого подается постоянное напряжение - G, пропорциональное производной фазового импульса сигнала. Это позволяет сравнить текущую величину наклона фазового импульса сигнала с идеальной априорно заданной величиной G.In the process of adaptation, the correction of the weight coefficients W i occurs in accordance with equation (II). For this, the output signal of the adaptive digital filter is differentiated by the derivative calculation unit 9, then the derivative module in the calculation unit of the module 10 is calculated, and the signal is supplied to the second adder 11, on. the second input of which is supplied with a constant voltage - G, proportional to the derivative of the phase pulse of the signal. This allows you to compare the current value of the slope of the phase pulse of the signal with the ideal a priori specified value G.

При наличии в канале связи нефлуктуационных (нешумовых, структурных) помех эти величины будут отличаться, и второй сумматор 11 сформирует управляющее напряжение, пропорциональное их разности, которое будет использовано для подстройки вектора весовых коэффициентов в соответствии с уравнением (II). Для этого сигнал с выхода второго сумматора 11 подается на вход перемножителя 12, на второй вход поступает выходной сигнал адаптивного фильтра yi, а на третий вход подается постоянное напряжение - d, определяющее степень инерционности и устойчивость процесса адаптации. Сформированный таким образом сигнал перемножается в перемножителях с выходными сигналами второго регистра задержки 16, 17, 18 с вектором отсчетов комплексно сопряженной огибающей Xi*, задержанных во втором регистре задержки на элементах задержки 19, 20, 21:If there is non-fluctuation (non-noise, structural) interference in the communication channel, these values will differ, and the second adder 11 will generate a control voltage proportional to their difference, which will be used to adjust the vector of weight coefficients in accordance with equation (II). To this end, the signal from the output of the second adder 11 is fed to the input of the multiplier 12, the output signal of the adaptive filter y i is supplied to the second input, and a constant voltage d is applied to the third input, which determines the degree of inertia and stability of the adaptation process. The signal thus formed is multiplied in the multipliers with the output signals of the second delay register 16, 17, 18 with the sample vector of the complex conjugate envelope X i * delayed in the second delay register on the delay elements 19, 20, 21:

Figure 00000006
Figure 00000006

Выходные сигналы перемножителей с выходными сигналами второго регистра задержки 16, 17, 18 поступают на входы первого, второго и третьего интеграторов 13, 14, 15, осуществляющих коррекцию вектора весовых коэффициентов Wi+1.The output signals of the multipliers with the output signals of the second delay register 16, 17, 18 are fed to the inputs of the first, second and third integrators 13, 14, 15, which carry out the correction of the vector of weight coefficients W i + 1 .

На фиг. 2 показана импульсная характеристика заявленного устройства в установившемся режиме при действии гармонической помехи для длины первого и второго регистров задержки N=256 элементов, а также соответствующая ей амплитудно-частотная характеристика. Отдельно приведены действительные Re и мнимые Im части коэффициентов wk. АФ в процессе адаптации формирует "ноль" амплитудно-частотной характеристики на частоте гармонической помехи, то есть осуществляет режекцию помехи.In FIG. 2 shows the impulse response of the claimed device in steady state under the action of harmonic interference for the length of the first and second delay registers N = 256 elements, as well as the corresponding amplitude-frequency characteristic. The real Re and imaginary Im parts of the coefficients w k are shown separately. AF in the process of adaptation generates a “zero” amplitude-frequency characteristic at the frequency of harmonic interference, that is, performs rejection of the interference.

На фиг. 3 для примера представлены зависимости вероятности ошибочного приема сигнала на фоне гармонической помехи с относительной интенсивностью μ. Штриховые линии соответствуют заявленному устройству, сплошные линии построены без адаптивного фильтра. Выигрыш от использования заявленного устройства в отношении сигнал/шум достигает 2 раз (3 дБ).In FIG. Figure 3 shows, for example, the dependences of the probability of erroneous reception of a signal against a background of harmonic interference with a relative intensity μ. Dashed lines correspond to the claimed device, solid lines are constructed without an adaptive filter. The gain from using the claimed device in terms of signal to noise ratio reaches 2 times (3 dB).

На фиг. 4 показаны зависимости вероятности ошибки от количества гармонических помех, одновременно присутствующих на входе приемника и распределенных с равномерным шагом в полосе 1,5 π/T. Устройство позволяет эффективно бороться как минимум с 4-5 помехами.In FIG. Figure 4 shows the dependences of the probability of error on the number of harmonic noise simultaneously present at the input of the receiver and distributed with a uniform step in the band of 1.5 π / T. The device allows you to effectively deal with at least 4-5 interference.

На фиг. 5 показаны графики, иллюстрирующие зависимость вероятности ошибки от длины N адаптивного цифрового фильтра (количества элементов задержки первого и второго регистров задержки). С ростом N вероятность ошибки уменьшается, стабилизация наступает при N≥256.In FIG. 5 are graphs illustrating the dependence of the probability of error on the length N of an adaptive digital filter (the number of delay elements of the first and second delay registers). With increasing N, the probability of error decreases, stabilization occurs at N≥256.

Claims (1)

Адаптивный цифровой фильтр для подавления нефлуктуационных помех, содержащий первый и второй регистры задержки, состоящие из последовательно соединенных элементов задержки, перемножители выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами, сумматор, перемножители с выходными сигналами второго регистра задержки, интеграторы, отличающийся тем, что он включает преобразователь комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую, вход которого является входом устройства, причем этот вход соединен с входом первого регистра задержки, состоящего из последовательно соединенных первого, второго, третьего элементов задержки, выходы которых соединены с первыми входами первого, второго, третьего перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами, при этом выходы указанных перемножителей соединены с входами первого сумматора, выход которого является выходом устройства и одновременно - входом схемы адаптивной подстройки весовых коэффициентов, содержащей последовательно соединенные блок вычисления производной, блок вычисления модуля, второй сумматор, на второй вход которого подается постоянное напряжение - G, пропорциональное производной фазового импульса сигнала, а выход соединен с входом четвертого перемножителя, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора, а третий вход предназначен для подачи постоянного напряжения - d, определяющего степень инерционности и устойчивость процесса адаптации, причем выход четвертого перемножителя соединен с первыми входами пятого, шестого, седьмого перемножителей, на вторые входы которых поступают выходные сигналы соответствующих последовательно соединенных четвертого, пятого, шестого элементов задержки второго регистра задержки, при этом вход второго регистра задержки соединен с выходом преобразователя комплексной огибающей сигнала в комплексно сопряженную огибающую, а выходы пятого, шестого, седьмого перемножителей с выходными сигналами второго регистра задержки соединены через первый, второй и третий интеграторы со вторыми входами первого, второго и третьего перемножителей выходных сигналов первого регистра задержки с весовыми коэффициентами.An adaptive digital filter for suppressing non-fluctuation interference, containing the first and second delay registers, consisting of series-connected delay elements, multipliers of the output signals of the first delay register with weight coefficients, an adder, multipliers with the output signals of the second delay register, integrators, characterized in that it includes a converter of the complex envelope of the signal into a complex conjugate envelope, the input of which is the input of the device, and this input is connected to the input m of the first delay register, consisting of series-connected first, second, third delay elements, the outputs of which are connected to the first inputs of the first, second, third multipliers of the output signals of the first delay register with weighting factors, while the outputs of these multipliers are connected to the inputs of the first adder, output which is the output of the device and at the same time - the input of the adaptive adjustment scheme of the weight coefficients, containing a series-connected production calculation unit No, the module calculation unit, the second adder, to the second input of which a constant voltage is applied - G proportional to the derivative of the phase pulse of the signal, and the output is connected to the input of the fourth multiplier, the second input of which is connected to the output of the first adder, and the third input is used to supply constant voltage - d, which determines the degree of inertia and stability of the adaptation process, and the output of the fourth multiplier is connected to the first inputs of the fifth, sixth, seventh multipliers, to the second inputs of which the output signals of the corresponding fourth, fifth, and sixth delay elements of the second delay register are received, the input of the second delay register being connected to the output of the complex envelope converter to the complex conjugate envelope, and the outputs of the fifth, sixth, and seventh multipliers connected to the output signals of the second delay register through the first, second and third integrators with second inputs of the first, second and third multipliers of the output signals of the first register arms with weights.
RU2019119679U 2019-06-25 2019-06-25 ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE RU194496U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119679U RU194496U1 (en) 2019-06-25 2019-06-25 ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019119679U RU194496U1 (en) 2019-06-25 2019-06-25 ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU194496U1 true RU194496U1 (en) 2019-12-12

Family

ID=69007378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019119679U RU194496U1 (en) 2019-06-25 2019-06-25 ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU194496U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747199C1 (en) * 2020-07-05 2021-04-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Digital filter for non-stationary signals
RU2794548C2 (en) * 2021-10-14 2023-04-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) Method for digital filtering of radio pulses with partially overlapping amplitude-frequency spectra and a device for its implementation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1764145A1 (en) * 1990-11-06 1992-09-23 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Self-adapting filter
US20060104342A1 (en) * 2002-11-08 2006-05-18 Scintera Networks, Inc. Adaptive coefficient signal generator for adaptive signal equalizers with fractionally-spaced feedback
US20080256160A1 (en) * 2005-10-31 2008-10-16 Dan Lusk Reduction of Digital Filter Delay
RU99623U1 (en) * 2010-05-27 2010-11-20 Открытое акционерное общество "Военно-инженерная корпорация" ADAPTIVE SIGNAL FILTER

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1764145A1 (en) * 1990-11-06 1992-09-23 Чувашский государственный университет им.И.Н.Ульянова Self-adapting filter
US20060104342A1 (en) * 2002-11-08 2006-05-18 Scintera Networks, Inc. Adaptive coefficient signal generator for adaptive signal equalizers with fractionally-spaced feedback
US20080256160A1 (en) * 2005-10-31 2008-10-16 Dan Lusk Reduction of Digital Filter Delay
RU99623U1 (en) * 2010-05-27 2010-11-20 Открытое акционерное общество "Военно-инженерная корпорация" ADAPTIVE SIGNAL FILTER

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2747199C1 (en) * 2020-07-05 2021-04-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования. "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) Digital filter for non-stationary signals
RU2794548C2 (en) * 2021-10-14 2023-04-21 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) Method for digital filtering of radio pulses with partially overlapping amplitude-frequency spectra and a device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Thenua et al. Simulation and performance analysis of adaptive filter in noise cancellation
Martinek et al. Use of adaptive filtering for noise reduction in communications systems
US5568411A (en) Method and apparatus for using polarity-coincidence correlators in LMS adaptive filters
CN116320937B (en) Adaptive dynamic equalization method and adaptive dynamic equalizer
RU194496U1 (en) ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE
JP5029357B2 (en) Adaptive digital filter, signal processing method, FM receiver, and program
Soumya et al. Application of adaptive filter using adaptive line enhancer techniques
Dai et al. NLMS adaptive algorithm implement based on FPGA
RU198305U1 (en) ADAPTIVE DIGITAL FILTER FOR THE SUPPRESSION OF NON-FLUCTUATION INTERFERENCE
US8040944B2 (en) Adaptive digital filter, signal processing method, FM receiver, and program
CN108667538A (en) The combined estimation method of time delay and amplitude fading under complicated noise
KR20090056929A (en) Waveform equalizing device
US7433401B1 (en) Mixed-mode signal processor architecture and device
Rahman et al. Non Stationary Noise Cancellation in Speech Signals using an Efficient Variable step size higher order filter
El Gebali et al. Multi-frequency interference detection and mitigation using multiple adaptive IIR notch filter with lattice structure
Sahoo et al. Adaptive nonlinear equalizer for SISO wireless channels
Lampl Implementation of adaptive filtering algorithms for noise cancellation
Parvathy et al. Comparative study of adaptive algorithms using MATLAB and verilog
US9940946B2 (en) Sharp noise suppression
Sudha Performance analysis of new time varying LMS (NTVLMS) adaptive filtering algorithm in noise cancellation system
Changlani et al. Simulation of LMS Noise Canceller Using Simulink
Rashmi et al. Adaptive noise cancellation using NLMS algorithm
Shen et al. European Journal of Electrical Engineering
Ajjaiah et al. Adaptive filters using EVSSLMS algorithms based on the communication system
Sudha A New Time-Varying Convergence Parameter for the LMS adaptive filtering algorithm

Legal Events

Date Code Title Description
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20201008

Effective date: 20201008